JP2001012180A

JP2001012180A - 土壌調査機

Info

Publication number: JP2001012180A
Application number: JP11180731A
Authority: JP
Inventors: Koji Mishima; 浩二三島; Takashi Hashimoto; 傑橋元
Original assignee: Tone KK
Current assignee: Tone KK
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】土壌汚染物質を変質させることなく無水で試料
を採取できるようにし、また、礫が存在しても掘進でき
るようにする。【解決手段】駆動源は容量が大きく異なる油圧モータＭ
１、Ｍ２が、変速装置２を介してドライブロッド３に連
結してある。小容量の油圧モータＭ１の回転を変速装置
２のギアをハイにしてドライブロッド３に伝達すること
により高速回転させてコンクリートなどの切削に使用す
る。油圧モータＭ１、Ｍ２をローギアで駆動し、高トル
クをドライブロッドに伝える。センサーがドライブロッ
ド３の回転角度を検知し、制御装置がドライブロッド３
を逆転させるのでボーリングロッド６は揺動する。ま
た、所定角の回転を検知した時一定時間駆動を停止し再
度回転させることでボーリングロッドが間欠回転するの
で発熱が少なく、土壌中の汚染物質に影響を与えること
なく試料を採取できる。礫が存在する場合は加振機を駆
動し、ボーリングロッドに上下動を与えながら掘進す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌がどの程度汚
染されているかを調査したり汚染された土壌の汚染物除
去処理の効果を観測するための土壌採取用ドライブヘッ
ド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚染土壌のサンプリングは、試料採取の
際に試料土壌中の汚染物を変質させないために無水で掘
削することが必要であり、油圧ドリフター、ノッキング
デバイスおよびロータリーマシンを使用してシングルコ
アチューブを地中に掘進し、サンプリングしてはコアチ
ューブを引き抜いて試料を取り出し、再度コアチューブ
を地中に掘進してサンプリングするという工程を繰り返
し、目的深度までのサンプリングをおこなっている。

【０００３】また、砂質土層などの崩壊性の地層では孔
壁保護のためケーシングを使用して掘進し、ケーシング
内の掘屑を清掃除去してからコアチューブを挿入してサ
ンプリングすることを繰り返し、所定の深度までのサン
プリングをおこなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シングルコアチューブ
を使用したサンプリングの場合、径が１０〜１５ｃｍの
拳程度の礫が地中に存在するとコアチューブのシューに
礫があたり、サンプリングが不可能になることがあっ
た。

【０００５】このような場合、ロータリーマシンを使用
してダブルチューブコアバレルを使用するとによってサ
ンプリングは可能であるが、コアチューブの連続的な回
転掘進による発熱が採取した試料中の汚染物質を変質さ
せたり揮散させてしまい、土壌の汚染を正確に示す試料
を採取できないという問題があった。

【０００６】さらに、油圧ドリフターやノッキングデバ
イスを使用すると、掘進装置の打撃音が騒音となり、住
宅地など騒音規制のある地域では使用することができな
かった。

【０００７】また、試料採取現場の地盤がコンクリート
やアスファルトで覆われている場合があり、このコンク
リート等を切削撤去してからでないとサンプリング装置
を地中に掘進できず、コンクリート切削装置を別途必要
とし、機動性に欠けており、サンプリング調査機でコン
クリート等も切削できるようにすることである。

【０００８】そこで、コンクリート切削等のカッターを
装着でき、また、汚染土壌の汚染物質に影響を与えるこ
となく、迅速に効率よく、また、騒音を発生することな
く汚染土壌の試料をサンプリングできるようにすること
が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】土壌試料採取用のコアチ
ューブを地中に掘進するドライブロッドを連続回転、揺
動または間欠回転させる制御装置を設けることにより土
壌中の汚染物質を変質させずに採取できるようにした。
また、容量の異なる油圧モータを駆動源とし、変速範囲
を大きくして高速回転と大トルクの回転を単一のドライ
ブロッドから取り出せるようにし、コンクリートカッタ
ー用の駆動装置を別途用意せずに土壌の採取作業がおこ
なえるようにした。さらに、揺動または間欠回転に振動
を加えることにより、礫が存在する土壌においても、騒
音を発生することなく土壌の採取作業をおこなうことが
できるようにした。加振機は、機械的に連結されていな
い偏心錘を同期させて同じ回転数で逆回転させるものと
した。テーパー面を有する円環状の継手具を使用してド
ライブヘッド装置のドライブロッドとボーリングロッド
の連結をおこなうようにしたので、ボーリングロッドの
取り付けおよび取り外しを迅速におこなえるようにし
た。ボーリングロッドの端面を山形のテーパー面とし、
上下逆ネジを設けた円筒継手でボーリングロッド同士を
接続するようにし、回転力と上下の振動力を確実に伝達
されるようにした。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明を実
施例に基づいて説明する。

【００１１】図１は、本発明のドライブヘッド装置１を
小型のクローラ式のベースマシン１００に取り付けたも
のを示したものである。伸縮可能なマスト１０１がベー
スマシン１００に対してガイドフレーム１０４を介して
起倒可能に取り付けられ、このマスト１０１にドライブ
ヘッド装置１が昇降可能に取り付けてある。マスト１０
１の頂部にシーブ１０２が装備してあり、ドライブヘッ
ド装置１やコアチューブの吊降ろし、引き上げ時に使用
する。コアチューブの吊降ろし、吊り上げ用にベースマ
シン１００にはホイストが装備してある。マスト１０１
は、油圧シリンダ１０３によってガイドフレーム１０４
に対して昇降可能である。

【００１２】ドライブヘッド装置１は、図２に示すよう
に、同軸に配置した容量の大きく異なる油圧モータＭ
１、Ｍ２、変速装置２、ドライブロッド３および加振機
４からなり、ドライブロッド３にはワイヤライン方式の
試料採取装置を装着したボーリングロッドやコンクリー
トカッター等が接続される。

【００１３】図２に示すように、ドライブヘッド装置１
には駆動源としての油圧モータＭ１、Ｍ２が備えてあ
り、ドライブロッド３に連結されたボーリングロッドを
揺動（正逆回転）または、間欠回転させる。駆動源は容
量が大きく異なる油圧モータＭ１、Ｍ２であり、変速装
置２を介してドライブロッド３に連結してある。ドライ
ブロッド３を駆動する油圧回路を図３に示す。切替弁３
４は、ドライブロッド３を連続回転、揺動または間欠回
転させるもので、制御装置によって揺動の場合には、Ａ
−Ｂ−Ｃ−Ｂ−Ａと切替え、間欠回転の場合にはＡ−Ｂ
−Ａ−Ｂと切替える。切替弁３２は、変速用の切替弁で
油圧モータＭ１とＭ２を切替えるものである。油圧モー
タＭ２のみを高速駆動する場合には切替弁３２をａ、油
圧モータＭ１とＭ２の両者を駆動して低速高トルクを得
る場合はｂ、油圧モータＭ２のみを駆動する場合はｃに
切替える。切替弁３３、３４は制御装置により連動して
切替えられる。

【００１４】小容量の油圧モータＭ１の回転を変速装置
２のギアをハイにしてドライブロッド３伝達することに
より高速回転が得られ、コンクリートなどの切削に利用
する。また、ボーリングロッドの地中への掘進は、土壌
中の汚染物質に影響を与えないため、無水掘りの場合連
続回転はせず、比較的ゆっくりとした回転数の揺動また
は間欠回転であるので大きなトルクを必要とし、大小容
量の２つの油圧モータＭ１、Ｍ２の回転駆動力を変速装
置２のギアをローにしてドライブロッド３に伝達する。

【００１５】ドライブヘッド装置１のドライブロッド３
の回転角度を検知するセンサーを設け、所定の角度回転
したら逆転させることでドライブロッド３を揺動させ
る。また、所定角の回転を検知したら一定時間駆動を停
止し再度回転させることでドライブロッドを間欠回転さ
せる。図２の実施例では、変速装置２のハウジング２１
に回転するギアの歯数を検知するセンサー２２が設けて
あり、所定の歯数の通過を検知したら油圧モータを逆転
させることでドライブロッド３を揺動させる。また、所
定数の歯数の通過を検知したところで回転を停止し、タ
イマーで一定時間後に再度回転させてドライブロッドを
間欠回転させる。

【００１６】加振機４は、変速装置２のハウジング２１
にエアダンパ５を介して取り付けてあり、ハウジング２
１に振動が直接伝わらないようになっている。エアダン
パ５のピストン５４は、シリンダ５３の中間に通常は位
置するようにエアの圧力が調整されている。押圧力はボ
ーリングロッドなどにエアの圧縮力を介して伝達され
る。５１はエア供給口、５２はエア解放口であり、ドラ
イブヘッド装置１を吊り上げると自動的にエア供給口５
１が開き、エアダンパ５内に圧縮用の空気が供給され、
所定の圧力設定ができるようになっている。ドライブロ
ッド３は、エアダンパのピストン５４内に設けたベアリ
ング３５で保持されており、加振機４の上下方向の振動
はベアリング３５を介してドライブロッド３に伝達され
る。ドライブロッド３は変速装置２のスピンドル２３に
摺動可能に保持されており、上下に振動しながら回転す
ることが可能である。

【００１７】本発明の加振機４は図４および図５に示す
ように、従来の加振機のように２つの偏心錘を機械的に
連結したものでなく、偏心錘４５を独立に配置したもの
である。図６の油圧回路図に示すように、偏心錘４５を
駆動する等容量の油圧モータが直列に接続され、一方の
油圧モータに絞り弁４１が配設してある。

【００１８】油圧モータを駆動すると、回転開始時に２
個の偏心錘４５は位相がずれて相反回転するが、定格回
転に達した時、絞り弁４１を開き自由回転すると２個の
偏心錘が上下の加振方向に同期する。そこで、絞り弁４
１を閉じて安定した上下方向の振動を得るものである。

【００１９】ボーリングロッド６には揺動時に正逆の回
転が、また、加振機を使用した時には上下方向の振動が
加えられるので、ドライブロッド３とボーリングロッド
６の連結部は、回転力と上下の往復動（スラスト力）を
伝達でき、また、取り付け取り外しが簡単にできるもの
でなければならない。そこで、図７に示すように、ドラ
イブロッド３の端部のフランジ３１とボーリングロッド
６の端部取り付けた接続具６２のフランジ６１を円環状
の保持具８の上下の押さえ部材８１、８２で、フランジ
３１、６１を挟み込み、フランジ６１の下面のテーパー
面と保持具８の下側の押さえ部材８２の円周面上に形成
した複数（４箇所）のテーパー面８３によって相互を強
固に連結する。８４は固定ネジである。両フランジ３
１、６１を上下の押さえ部材８１、８２で挟み込むよう
に保持具８をセットし、回転させると両者は連結され、
また、逆回転によって簡単に連結を解除することができ
る。

【００２０】図８に示すように、ボーリングロッド６の
端部は山形に形成されており、複数の斜面（テーパー
面）５９を有しており、端部外周面に設けたネジは上下
でピッチを逆にしてある。円筒形で内面の上下方向に逆
ネジを形成した継手５８によってボーリングロッド６を
連結する。ボーリングロッド６は端部の山形のテーパー
面５９によって相互に緩い結合状態で連結されている
が、テーパー面５９を介して回転力と上下動のスラスト
力が伝達される。

【００２１】以上説明したドライブヘッド装置を使用し
ての土壌試料の採取は、図９に示す次の手順でおこな
う。（１）ベースマシン１００を採取位置に移動させ、マス
ト１０１を垂直に設置する。試料採取地盤がコンクリー
トやアスファルトで覆われている場合は、ドライブヘッ
ド装置１のドライブロッド３にダイヤモンドビットまた
は超硬メタルビットを有するコンクリートカッター１１
０を装着し、変速装置２をハイに切替え、小容量の油圧
モータを駆動して４００〜５００ｒｐｍの高速回転でコ
ンクリートを円筒形に切り抜き、撤去する。

【００２２】（２）コンクリートカッター１１０を取り
外し、ドライブロッド３にコアチューブ７を装着したア
ウターチューブ７１を取り付け、図７に示した保持具６
３で連結する。ボーリングロッド６に地盤の状況に応じ
て揺動または間欠的な回転を与えるように制御装置をセ
ットし、掘進を開始する。

【００２３】（３）コアチューブ７に試料が充填された
ところで掘進を停止し、ボーリングロッド６とドライブ
ロッド３の連結を解除する。連結の解除と再連結はテー
パー式の保持具６３によって迅速におこなわれる。アウ
ターチューブ７１内にオーバーショット７５を降ろし、
内部に取りこんだ試料とともにコアチューブ７を引き上
げ、試料を採取する。

【００２４】（４）ボーリングロッド６を継ぎ足し、ド
ライブロッド３に連結し、掘進を開始して次の試料を採
取する。ボーリングロッド６の連結は図８の逆ネジ式の
円筒継手６３でおこなうので、迅速におこなわれるとと
もに、ボーリングロッド６端部のテーパー面５９の噛み
合いによって、ボーリングロッド６に加えられる回転力
と振動力は確実に伝達される。

【００２５】掘進中にアウターチューブ７１が礫にあた
り、掘進速度が低下したり、掘進が不可能になった場合
には、加振機４を駆動して上下方向の振動と回転（揺
動、または間欠回転）を与え、先端部分の土壌を緩め礫
を移動させたり、粉砕する。この作業を繰り返し予定の
深度まで掘進して試料の採取をおこなう。

【００２６】

【発明の効果】ボーリングロッドを緩やかな回転速度で
揺動または間欠回転させて掘進するようにしたので土壌
中の汚染物を変質させることなく試料を採取できる。容
量の異なる２個の油圧モータを駆動源としたので、高速
回転と大トルクの広い回転範囲を単一のドライブロッド
から取り出すことができ、土質や掘削条件に対応して土
壌の採取作業がおこなえるようになった。回転と振動の
併用によって、礫が存在する土壌においても、騒音を発
生することなく土壌の採取作業をおこなうことができ
る。また、加振機は、機械的に連結されていない偏心錘
を逆回転させるものとしたので機構が単純であり、故障
が少なく維持修繕が容易である。テーパー面を有する円
環状の継手具を使用してドライブヘッド装置のドライブ
ロッドとボーリングロッドの連結をおこなうようにした
ので、ボーリングロッドの取り付けおよび取り外しを迅
速におこなうことができる。ボーリングロッドの端部を
山形のテーパー面とし、逆ネジを設けた円筒継手でボー
リングロッド同士を接続するようにし、回転力と上下の
振動力が確実に伝達されるようにした。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドライブヘッド装置をべースマシンに装備した
状態の全体図。

【図２】ドライブヘッド装置の正面図。

【図３】加振機の正面図。

【図４】加振機の平面図。

【図５】加振機の油圧回路。

【図６】ドライブロッド駆動部油圧回路。

【図７】ドライブロッドとボーリングロッドの連結部の
説明図。

【図８】ボーリングロッドの連結部の説明図。

【図９】施工手順を示す図面。

【符号の説明】

１…ドライブヘッド装置２…変速装置３…ドライブロッド４…加振機４１…絞り弁５…エアダンパ６…ボーリングロッド７…コアチューブ７１…アウターチューブ８…円環状保持具（カップリング装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源、変速装置を介して駆動源に連結さ
れたドライブロッドを連続回転、揺動または間欠回転さ
せる制御装置からなるドライブヘッド装置を備えた土壌
調査機。
【請求項２】請求項１において、ドライブロッドに振動
を加える加振機が設けてある土壌調査機。
【請求項３】請求項２において、加振機は、油圧モータ
で駆動される偏心錘を一対並列配置するとともに油圧モ
ータを直列回路で接続し、かつ一方の油圧モータ回路に
絞り弁を並列に設け、偏心錘を相反回転させるものであ
り、エアダンパを介してドライブヘッド装置に備えられ
ている土壌調査機。
【請求項４】ドライブロッドの端部に設けたフランジ、
ボーリングロッドの端部に取り付ける下面がテーパー面
であるフランジ、および、前記両フランジを挟み込む上
下の押さえ部材からなる締め部を有し、下側の押さえ部
がテーパー面である円環状保持具からなるカップリング
装置。
【請求項５】両端部を山形に形成し、山形のテーパー部
を介して回転力と上下方向の振動力を伝達し、端部外周
面に設けたネジが上下で逆ネジであるロッドと円筒形の
内周面に逆ネジが設けてある継手具からなる土壌調査機
用ボーリングロッド。